Cuando las placas tectónicas se mueven, rara vez lo hacen de forma gradual. A veces se deslizan casi imperceptiblemente; otras veces, la tensión se libera repentinamente, lo que provoca un terremoto. El mecanismo exacto que rige este comportamiento sigue siendo una de las principales incógnitas en la investigación sísmica.
por el Centro de Investigación Jülich
Desde una perspectiva física, el problema radica en la fricción. Para comprender mejor los procesos subyacentes, físicos del Forschungszentrum Jülich y la Universidad de Saarland estudiaron la fricción entre superficies de granito, un sistema modelo consolidado para fallas tectónicas. Combinando experimentos, simulaciones y teoría, llegaron a una conclusión clara: la fricción en las rocas surge de una manera diferente a la que se creía. Los hallazgos se publicaron en Reports on Progress in Physics .
Unir en lugar de arañar
Los modelos convencionales atribuyen la fricción principalmente a efectos mecánicos. Las superficies rugosas se entrelazan, se desgastan y las asperezas afiladas crean surcos en el material. La mayoría de los modelos sísmicos se basan en estas suposiciones.
Sin embargo, los nuevos hallazgos ponen en tela de juicio esta visión. «El desgaste no es el factor dominante. En cambio, pudimos demostrar que otro mecanismo rige la fricción», explica el Dr. Bo Persson del Instituto Peter Grünberg (PGI-1) en Jülich.
En los puntos de contacto microscópicos, las superficies rocosas forman enlaces químicos, un proceso similar a la soldadura en frío. «A medida que las rocas se deslizan unas sobre otras, estos enlaces se forman y se rompen continuamente. Esto requiere energía, y eso es lo que genera la fricción», explica Persson.
Los investigadores también demostraron un importante efecto de tamaño. «En sistemas pequeños, la ruptura de enlaces se produce de forma uniforme, mientras que en sistemas grandes, la ruptura de enlaces se produce de forma no uniforme: algunas regiones comienzan a deslizarse antes que otras, lo que reduce la denominada fuerza de fricción de desprendimiento», afirma Persson.
Conclusiones obtenidas a partir de simulaciones
Los resultados están respaldados por simulaciones informáticas realizadas en la Universidad de Saarland. El profesor Martin Müser y su equipo llevan muchos años estudiando la fricción entre sólidos en condiciones extremas.
«En nuestras simulaciones, identificamos la ruptura de enlaces como la principal fuente de fricción», explica Müser. «Además, la deformación y los procesos de fusión local en el material afectan a la fricción, efectos que también influyen en los modelos existentes».
Una nueva perspectiva sobre los terremotos
Los resultados sugieren que las placas tectónicas se comportan de manera diferente a nivel microscópico de lo que se suponía anteriormente. Los modelos tradicionales asumen que la tensión se acumula con el tiempo y luego se libera repentinamente en una ruptura.
El nuevo modelo presenta una perspectiva diferente: el movimiento comienza mucho antes. Las placas nunca están completamente en reposo, sino que se mueven continuamente, aunque a una velocidad extremadamente lenta, a menudo a fracciones de nanómetro por segundo. Esto equivale a tan solo unos pocos milímetros por año y se conoce como «desplazamiento gradual».
De arrastrarse a resbalar
A nivel microscópico, los enlaces químicos se rompen y se reforman constantemente. A medida que aumenta la velocidad , la fricción se incrementa inicialmente porque se deben romper más enlaces por unidad de tiempo. Sin embargo, una vez que se alcanza un umbral crítico, el sistema cambia: los enlaces ya no pueden reformarse con la suficiente rapidez y se producen efectos de calentamiento local. Como resultado, la fricción disminuye repentinamente.
«El sistema pasa de un deslizamiento lento a un deslizamiento rápido, y eso podría ser un desencadenante clave de los terremotos», afirma Persson.
Los hallazgos podrían ayudar a perfeccionar los modelos existentes. «Necesitamos comprender mejor cómo depende la fricción del movimiento», añade Persson. «Eso podría ser crucial para describir los procesos sísmicos de forma más realista».
Detalles de la publicación
Sergey V. Sukhomlinov et al., Deslizamiento de granito sobre granito: fricción, tasas de desgaste, topografía de la superficie y dependencia de la escala de los efectos de la velocidad y el estado, Reports on Progress in Physics (2026). DOI: 10.1088/1361-6633/ae4b66
